钻井液添加剂：种类、作用以及如何提高钻井效率

钻井液添加剂是混入钻井泥浆、使其具备井况所需性能的化学品和材料。主要类别包括加重剂、提粘剂、降滤失剂（滤失控制剂）、稀释剂和分散剂、页岩抑制剂、润滑剂、堵漏材料、pH 与碱度控制剂，以及杀菌剂、消泡剂和清除剂等特种化学品。森泰是中国的纤维素醚和淀粉醚生产商，生产其中的聚合物类别：用于降滤失和提粘的聚阴离子纤维素（PAC）、钻井 CMC 和羧甲基淀粉（CMS）。

钻井液需要承担的任务

钻井液（即泥浆）经钻柱向下泵送，从钻头喷出，再沿环空返回地面。在循环过程中，它必须同时完成多项任务：

• 以自身的静液柱压力平衡地层压力，使油、气、水留在岩层中。
• 将钻屑携带至地面，并在停泵时使其保持悬浮。
• 冷却并润滑钻头和钻柱。
• 在渗透性地层上形成薄而低渗透的滤饼，限制进入地层的滤液。
• 保持井壁稳定，在活性页岩中尤为重要。
• 向钻头传递水力能量，并为测井和地层评价创造条件。

水基泥浆以淡水、海水或盐水为连续相。油基和合成基泥浆以油或合成基液为基础，并含有乳化盐水。下列添加剂大多用于水基泥浆，而纤维素和淀粉类聚合物正是在水基泥浆中发挥作用。

钻井液添加剂的主要类型

PAC、CMC 和 CMS 的适用定位

纤维素醚和淀粉醚是水基泥浆中的主力聚合物。它们可溶于水，带负电荷，并以可再生的纤维素和淀粉为原料。聚阴离子纤维素（PAC）是一种取代度更高、更均匀的羧甲基纤维素，因而具有更好的耐盐和耐硬度性能。在淡水中，工业级钻井 CMC 能以更低成本完成同样的任务。羧甲基淀粉（CMS）是一种成本更低的淀粉醚，主要用于降滤失。

PAC 和 CMC 的典型现场加量约为 1–6 kg/m³，约合 0.35–2.1 lb/bbl；最终浓度请根据贵方泥浆的小样试验确定。纤维素类聚合物通常适用于井底温度约 120–150 °C 以内，淀粉衍生物约 120 °C 以内，具体取决于暴露时间、pH 和氧含量。温度更高的井通常需要合成类抗高温降滤失聚合物。

• 钻井液中 PAC-LV、PAC-HV 与工业级 CMC 对比
• CMC 与 CMS 对比：成本与性能
• 钻井用 PAC 与 CMC 型号
• 羧甲基淀粉（CMS）型号

钻井液添加剂如何提高钻井效率

• 井眼清洁：提粘剂使钻屑持续运移并保持悬浮，钻头因此钻进新地层而不是重复研磨钻屑，憋堵风险也随之降低。
• 滤失控制：用 PAC、CMC 或淀粉形成的薄而光滑的滤饼可降低扭矩和摩阻，并减少压差卡钻风险——压差卡钻是代价最高的卡钻事故之一。
• 井壁稳定：页岩抑制剂可限制页岩膨胀和剥落，从而减少缩径遇阻、井径扩大和划眼起下钻。
• 降低摩擦：润滑剂可降低扭矩和摩阻，这在斜井和水平井中最为重要。
• 流变控制：稀释剂使粘度和切力保持在足够低的水平，以限制泵压和当量循环密度（ECD）。
• 防漏：堵漏材料封堵裂缝和渗透性地层，节省泥浆和钻机时间。

这些收益大多来自在钻井过程中固相、盐分和温度不断变化时，使泥浆始终保持在设计性能范围内。日常泥浆检测以及对每批新添加剂进行的小样试验，与添加剂的选择同样重要。

更环保的钻井液添加剂

在排放规定严格的地区，作业者倾向于选用水基泥浆以及低毒、生物降解性好的添加剂。源自天然纤维素和淀粉的聚合物以及黄原胶在这类体系中广泛使用。其他常见选择包括：以钾基抑制替代油基泥浆、使用无铬木质素磺酸盐和褐煤，以及以酯类或植物油润滑剂替代矿物油。

在东北大西洋，OSPAR 委员会维护一份 PLONOR 清单，列出在海上排放时被认为对环境风险很小或无风险的物质；黄原胶即为一例。各地区的清单和审批要求不同，因此每种产品排放前，请核对现行清单及所在地监管机构的要求。较新的发展包括在 150 °C 以上仍能保持滤失控制的合成聚合物、用于微裂缝页岩的封堵添加剂，以及可生物降解的润滑剂和抑制剂。

森泰能为您做什么

森泰生产上述添加剂中的聚合物部分：PAC-LV、PAC-HV、工业级 LV-CMC 和 HV-CMC、高粘度 CMC-5000 至 CMC-7000，以及来自 5,000 吨/年专线的羧甲基淀粉。请告知您的泥浆体系、矿化度、硬度和井底温度，应用团队将为您的小样试验推荐起始型号和加量。可提供 100–300 g 免费样品，工业级型号 1 t 起订，每批均附 COA。